Теплотехнический расчет что это

Теплотехнический расчет что это

Важные нормативно-технические документы

При проектировании и расчете конструкций следует выполнять требования нормативных документов:

(действует с 1 сентября 2021 года);

Теплотехническими расчетами ограждающих конструкций определяют сопротивление теплопередаче, воздухопроницанию, паропроницанию и показатель теплоустойчивости.

Микроклимат зданий обеспечивается за счет:

— соответствующей толщины ограждающих конструкций;

— систем отопления, вентиляции и кондиционирования.

Методика теплотехнического расчета заключается в определении экономически целесообразного сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции.

Схема проектирования тепловой защиты зданий согласно СП 50.13330 представлена на рисунке 1. Выбор теплозащитных свойств ограждающих конструкций следует выполнять в приведенной ниже последовательности:

— выбирают наружные климатические параметры согласно СП 131.13330 и рассчитывают градусо-сутки отопительного периода;

— выбирают минимальные значения оптимальных параметров микроклимата внутри здания согласно назначению здания по ГОСТ 30494 и ГОСТ 12.1.005. Устанавливают условия эксплуатации ограждающих конструкций А или Б;

— разрабатывают объемно-планировочное решение здания, рассчитывают показатель компактности зданий и сравнивают его с нормируемым значением. Если расчетное значение больше нормируемого, то рекомендуется изменить объемно-планировочное решение с целью достижения нормируемого значения;

— выбирают требования показателей «а» или «в».

По СП 50.13330 устанавливаются обязательные взаимно увязанные нормируемые показатели по тепловой защите здания, основанные на:

Исходные данные для проектирования тепловой защиты

Источник

Теплотехнический расчет конструкций: что это такое и как проводится

В климатических условиях северных географических широт для строителей и архитекторов крайне важен верно сделанный тепловой расчет здания. Полученные показатели дадут для проектирования необходимые сведения, в том числе и об используемых материалах для строительства, дополнительных утеплителях, перекрытиях и даже об отделке.

В целом теплорасчет влияет на несколько процедур:

Все это связано едиными значениями, полученными в результате расчетных операций. В этой статье мы расскажем, как сделать теплотехнический расчет наружной стены здания, а также приведем примеры использования этой технологии.

Задачи проведения процедуры

Ряд целей актуален только для жилых домов или, напротив, промышленных помещений, но большинство решаемых проблем подходит для всех построек:

Крайне неэкономично проводить отопительную систему, которая просто не будет использоваться в должной степени, но зато будет трудна в установлении и дорога в обслуживании. То же правило можно отнести к дорогостоящим стройматериалам.

Теплотехнический расчет – что это

Теплорасчет позволяет установить оптимальную (две границы – минимальная и максимальная) толщину стен ограждающих и несущих конструкций, которые обеспечат длительную эксплуатацию без промерзаний и перегревов перекрытий и перегородок. Иначе говоря, эта процедура позволяет вычислить реальную или предполагаемую, если она проводится на этапе проектирования, тепловую нагрузку здания, которая будет считаться нормой.

В основу анализа входят следующие данные:

При этом оценка этих показателей должна соответствовать ряду норм – уровню сопротивления теплопередаче, воздухопроницаемости и пр. Рассмотрим их подробнее.

Требования по теплотехническому расчету помещения и сопутствующая документация

Государственные проверяющие органы, руководящие организацией и регламентацией строительства, а также проверкой выполнения техники безопасности, составили СНиП № 23-02-2003, в котором подробно излагаются нормы проведения мероприятий по тепловой защите зданий.

Документ предлагает инженерные решения, которые обеспечат наиболее экономичный расход теплоэнергии, которая уходит на отопление помещений (жилых или промышленных, муниципальных) в отопительный период. Эти рекомендации и требования были разработаны с учетом вентиляции, конверсии воздуха, а также со вниманием к месторасположению точек поступления тепла.

СНиП – это законопроект на федеральном уровне. Региональная документация представлена в виде ТСН – территориально-строительных норм.

Не все постройки входят в юрисдикцию этих сводов. В частности, не проверяются по этим требованиям те строения, которые отапливаются нерегулярно или вовсе сконструированы без отопления. Обязательным теплорасчет является для следующих зданий:

В тексте документа прописаны нормы для всех тех составляющих, которые входят в теплотехнический анализ.

Требования к конструкциям:

Как делать теплотехнический расчет стен дома – основные параметры

Перед тем как приступить к непосредственному теплорасчету, нужно собрать подробные сведения о постройке. В отчет будут входить ответы на следующие пункты:

Когда эти данные будут собраны, инженер может приступать к расчету.

Мы предлагаем вам три метода, которыми чаще всего пользуются специалисты. Также можно использовать комбинированный способ, когда факты берутся из всех трех возможностей.

Варианты теплового расчета ограждающих конструкций

Вот три показателя, которые будут приниматься за главный:

Теплорасчет по площади помещений

Не самый экономичный, но наиболее частотный, особенно в России, способ. Он предполагает примитивные вычисления исходя из площадного показателя. При этом не учитывается климат, полоса, минимальные и максимальные температурные значения, влажность и пр.

Также в учет не берут основные источники теплопотерь, такие как:

Эти неточности из-за неучета большинства важных элементов приводят к тому, что сам теплорасчет может иметь сильную погрешность в обе стороны. Обычно инженеры оставляют «запас», поэтому приходится устанавливать такое отопительное оборудование, которое полностью не задействуется или грозит сильному перегреву. Нередки случаи, когда одновременно монтируют отопление и систему кондиционирования, так как не могут правильно рассчитать теплопотери и теплопоступления.

Используют «укрупненные» показатели. Минусы такого подхода:

Значение 100-150 Ватт является удельным показателем количества тепловой энергии, приходящейся для обогрева 1 м.

Если вы выбираете этот метод, то прислушайтесь к следующим советам:

Теплорасчет ограждающих конструкций по объему здания

Обычно такой способ используется для тех строений, где высокие потолки – более 3 метров. То есть промышленные объекты. Минусом такого способа является то, что не учитывается конверсия воздуха, то есть то, что вверху всегда теплее, чем внизу.

Для общей формулы мы советуем дополнительно использовать коэффициенты – это число, на которое нужно умножить результат:

Все эти погрешности могут и должны быть учтены, однако, редко используются в реальном строительстве.

Источник

Примеры теплотехнического (теплового) расчета

Ниже предполагается выкладка примеров проведенных теплотехнических (тепловых) расчетов.

Пример теплотехнического расчета №1

Теплотехнический расчет (тепловой расчет) представляет собой документ, позволяющий определить потребность в тепловой энергии отдельного помещения или здания в целом. Он выполняется согласно действующей нормативной документации и помогает разрешить вопросы о теплоснабжении объекта. Теплотехнический расчет включает в себя расчет тепловых потерь, который выполняется с целью снижения расходов на отопление и подбора оптимальных материалов ограждающих конструкций здания.

Для расчета потребуются два СНиПа, один СП, один ГОСТ и одно пособие:

В результате проведения теплотехнического расчета определяются:

Теплотехнический расчет трехслойной стены без воздушной прослойки.

1. Климат местности и микроклимат помещения

Данные для расчета:

Район строительства: г. Нижний Новгород.

Назначение здания: жилое.

Наиболее оптимальная температура воздуха в жилой комнате в холодный период года t_int= 20°С (ГОСТ 30494-96 табл.1).

Продолжительность отопительного периода со средней суточной температурой наружного воздуха 8°С равна z_ht = 215 сут (СНиП 23-01-99 табл. 1 столбец 11);

2. Конструкция стены

Стена состоит из следующих материалов:

3. Теплофизические характеристики материалов

Значения характеристик материалов сведены в таблицу.

Примечание (*): Данные характеристики можно также найти у производителей теплоизоляционных материалов.

Теплотехнический расчет

4. Определение толщины утеплителя

Для расчета толщины теплоизоляционного слоя необходимо определить сопротивление теплопередачи ограждающей конструкции исходя из требований санитарных норм и энергосбережения.

4.1. Определение нормы тепловой защиты по условию энергосбережения

Определение градусо-суток отопительного периода по п.5.3 СНиП 23-02-2003:

Нормативное значение приведенного сопротивления теплопередаче следует принимать не менее нормируемых значений, определяемых по СНИП 23-02-2003 (табл.4) в зависимости от градусо-суток района строительства:

R_req= a×D_d + b = 0,00035 × 5182 + 1,4 = 3,214м 2 ×°С/Вт,

4.1. Определение нормы тепловой защиты по условию санитарии

В нашем случае рассматривается в качестве примера, так как данный показатель рассчитывается для производственных зданий с избытками явной теплоты более 23 Вт/м 3 и зданий, предназначенных для сезонной эксплуатации (осенью или весной), а также зданий с расчетной температурой внутреннего воздуха 12 °С и ниже приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций (за исключением светопрозрачных).

Определение нормативного (максимально допустимого) сопротивления теплопередаче по условию санитарии (формула 3 СНиП 23-02-2003):

4.3. Норма тепловой защиты

Из приведенных выше вычислений за требуемое сопротивление теплопередачи выбираемR_req из условия энергосбережения и обозначаем его теперь R_тр0=3,214м 2 ×°С/Вт_.

5. Определение толщины утеплителя

Для каждого слоя заданной стены необходимо рассчитать термическое сопротивление по формуле:

где: δi- толщина слоя, мм;

1 слой (декоративный кирпич): R₁ = 0,09/0,96 = 0,094 м 2 ×°С/Вт_.

3 слой (силикатный кирпич): R₃ = 0,25/0,87 = 0,287 м 2 ×°С/Вт_.

4 слой (штукатурка): R₄ = 0,02/0,87 = 0,023 м 2 ×°С/Вт_.

Определение минимально допустимого (требуемого) термического сопротивления теплоизоляционного материала (формула 5.6 Е.Г. Малявина «Теплопотери здания. Справочное пособие»):

Толщина утеплителя равна:

Определение термического сопротивления стены из условия, что общая толщина утеплителя будет 250 мм (формула 5.8 [5]):

Из полученного результата можно сделать вывод, что

R₀ = 3,503м 2 ×°С/Вт > R_тр0 = 3,214м 2 ×°С/Вт →, следовательно, толщина утеплителя подобрана правильно.

Влияние воздушной прослойки

В случае, когда в трехслойной кладке в качестве утеплителя применяются минеральная вата, стекловата или другой плитный утеплитель, необходимо устройство воздушной вентилируемой прослойки между наружной кладкой и утеплителем. Толщина этой прослойки должна составлять не менее 10 мм, а желательно 20-40 мм. Она необходима для того, чтобы осушать утеплитель, который намокает от конденсата.

Данная воздушная прослойка является не замкнутым пространством, поэтому в случае ее наличия в расчете необходимо учитывать требования п.9.1.2 СП 23-101-2004, а именно:

б) на поверхности конструкции, обращенной в сторону вентилируемой наружным воздухом прослойки, следует принимать коэффициент теплоотдачи α_ext = 10,8 Вт/(м°С).

Примечание: влияние воздушной прослойки учитывается, например, при теплотехническом расчете пластиковых стеклопакетов.

Пример теплотехнического расчета №3

Источник

Как рассчитать теплопроводность стены самостоятельно

Создание оптимального уровня утепления помещения, помогает не только сэкономить средства, но и улучшить микроклимат в целом. Важно положить теплоизоляцию так, чтобы не происходило перегрева стен, а также не было промерзающих участков. По этой причине проводится теплотехнический расчет стены. Он помогает точно рассчитать, какая толщина утеплителя требуется, учитываются разные факторы. Подробно о важности вычислений и о правилах проведения расчетов для работы с фасадом дома будет рассказано далее.

Теплотехнический расчет конструкций — что это такое и для чего нужно делать

Теплотехнический расчет наружной стены помогает получить точную цифру по объему тепла, который необходим, чтобы в здание было максимально комфортно находиться. Является основой для создания отопления. В любом помещение происходит теплообмен, отдается тепло во внешнюю среду, и эту отдачу необходимо возвращать обратно. Уровень потери тепла должен возвращаться внутрь в том же количестве.

Определить, сколько тепловой утрата следует восстановить для хорошего микроклимата, не проводя расчет теплопроводности стены верно в принципе невозможно. Результат почти со стопроцентной вероятностью будет с большим отклонением от правды.

В расчет стен по тепловым моментам профессионалы включают учет множества параметров, каждый из которых существенно воздействуют на данный показатель. Важны материалы, которые применяются, стороны света, температурные показатели воздуха и другие.

Если не провести подобный расчет, то приобретение системы отопления, отопительного котла, теплого пола и другого связанного с данным процессом оборудование может быть произведено не верно. В итоге можно столкнуться с проблемой недостаточного тепла, когда потеря его будет большей, чем возмещение.

Придется менять оборудование, а это дело дорогостоящее. С учетом сложности монтажа теплого пола потеря будет не только денежная, но временная. Когда установлен весь отделочный материал снятие материалов будет большой проблемой, ведь процедура не самая приятная для владельца. А жить в холодном жилом помещение, мало кому хочется.

Таким образом, можно сказать, что тепловой расчет стены помогает сэкономить деньги, нервы и время.

Можно выделить следующие плюсы проведения расчетов:

Требования и сопутствующая документация

Рассчитать теплопроводность стены можно только с учетом регламентирующих процесс документов. Разработано несколько документов, где прописаны нормы и правила работы. Вычисления будут зависеть от вида материала, из которого построен дом: газобетонные блоки, кирпич, газоблок, брус, сэндвич панели и другие. Каждый имеет свои нормы теплопроводности.

Используются следующие издания для правильного подсчета:

Как делать теплотехнический расчет стен дома

Проведение данных подсчетов должно помочь узнать, одинаковы ли сооружения предъявляемым требования со стороны теплозащиты. Определяет качество создаваемых микроклиматических условий в помещение. Справляется ли система отопления с получением необходимого уровня теплового комфорта.

Чтобы добиться оптимальных условий должен быть создан балансирующий температурный режим между внутренними ограждающими конструкциями и помещением. Если он не воссоздан, то все тепло будет уходить в эти зоны, а до основной жилой части не дойдет.

На температурные показатели внутри здания оказывать влияние смена тепловых потоков существенно не должны. Данный уровень носит название теплостойкость.

В результате расчетов получают лучшие варианты для размеров стены, перекрытых по толщине, при этом вычисляются минимальный и максимальный показатель. В итоге соблюдения данных результатов, много лет помещение не будет перемерзать, а также перегреваться.

Чтобы добиться оптимальных условий должен быть создан балансирующий температурный режим между внутренними ограждающими конструкциями и помещением.

Основные параметры необходимые для выполнения расчетов

Теплопередача вычисляется с учетом целого ряда параметров, без которых получить правильные цифры не получится. То, какими они будут, определяет нижеописанные характеристики:

Особенности теплотехнического расчета наружных стен здания методом анализа используемого утеплителя

Какой утеплитель будет лучше всего использовать необходимо, важно определять так же, как необходимый уровень прочности, долговечности, устойчивости к огню и т.п. параметры при строительстве дома. Холодный воздух, который есть снаружи дома, и теплый внутри могут при неправильном выборе утеплителя и его толщины создать на стенках конденсат, особенно это проявляется в подвалах, где влажность повышена. Подобная боковая прослойка должна быть подобрана с учетом теплопроводности.

Будет приведен пример, который поможет проще понять принцип расчетов. В доме ведется расчет для угловой жилого типа комнаты, в которой есть 1окно размером в 8.12. Здание построено в Московской области. Толщина стен составляет 200мм, размер площади по внешним критериям – 3000х3000.

Требуется выяснить необходимую мощность, чтобы согревать один квадратный метр площади. Ответом будет Qуд = 70 Вт, если установят более тонкий утепляющий материала, то и мощность будет требоваться больше: 100 мм – Qуд= 103 Вт.

Подобная боковая прослойка должна быть подобрана с учетом теплопроводности.

Пример расчета внешней трехслойной стены без воздушной прослойки

Чтобы было проще вычислять требуемые параметры, можно воспользоваться теплокалькулятором стен. В него требуется забивать определенные критерии, которые влияют на итоговый результат. Программа помогает быстро и без долгого вникания в математические формулы получить нужный результат.

Требуется по описанным выше документам найти конкретные показатели под выбранный дом. Первое выясняют климатические условия населенного пункта, а также климат помещения. Следом вычисляют прослойки стены, все которые есть в здание. Здесь учитываются и штукатурный слой, гипсокартон и утепляющие материалы, имеющиеся в доме. Также толщина газобетона или другого материала, из которой создана конструкция.

Теплопроводность каждого из этих слоев стены. Показатели указываются производителями каждого материала на упаковке. В итоге программа посчитает по необходимым формулам нужные показатели.

Чтобы было проще вычислять требуемые параметры, можно воспользоваться теплокалькулятором стен.

Влияние воздушного зазора на теплозащитные характеристики

Теплотехник должен учитывать воздушную прослойку, которая обязательно оставляется для плитного материала утеплителя таких, как минвата и т.п. При их монтаже оставляется зазор, чтобы материал мог проветриваться от образуемого во время эксплуатации конденсата, обычно это расстояние равно 20-40мм. Она не относится к замкнутым пространствам, что требует учитывать нижеописанные моменты:

Данный зазор принимают во внимание, например, когда проводят вычисление для пластиковых стеклопакетов.

Проведение теплотехнических вычислений может существенно сэкономить бюджет, за счет получения оптимального тепла, используя меньшее количество энергии. Но при этом необходимо учитывать много факторов, разбираться в нормативных документах, лучшим вариантом будет обращения за расчетами к профессионалам.

Видео: Теплотехнический расчет стен, перекрытий и окон в онлайн калькуляторе

Источник

Что такое теплотехнический расчет и как его выполнить

В этой статье мы с вами поговорим о теплотехническом расчете наружных стен, а так же разберемся в самом понятии “теплотехнический расчет”, дабы понимать как это происходит. Перед тем, как говорить о теплотехническом расчете наружных стен, следует сначала разобрать само понятие “теплотехнический расчет”.

Что такое теплотехнический расчет?
Теплотехнический расчет ограждающих конструкций — это совокупность мер и действий, предназначенных для определения соответствия ограждающих конструкций современным нормам по тепловой защите здания и сооружения. В современных условиях это означает соответствие стандартам СНиП 23-02-203. Подобными расчетами в частности выясняют теплотехнические характеристики материалов, из которых изготовлена ограждающие конструкции и приведенное сопротивление теплопередачи.

В чем же практический смысл этих трудоемких вычислений, и почему существует необходимость следовать каким-то стандартам, если данные расчеты никак не влияют на прочность ограждающей конструкции? Ответ Вы найдете в следующей главе.

Можно ли пренебречь расчетом?

У него есть два варианта:

– произвести соответствующие теплотехнические расчеты, закупить и установить необходимые утепляющие материалы;

– учитывать только устойчивость стен.

В первом случае расходы на строительство могут значительно превышать расходы, запланированные во втором случае. Однако дальнейшие затраты на отопление будут минимальны опять же в первом варианте, а во втором они окажутся существенно выше. Казалось бы, здесь и думать нечего. Вряд ли за год набежит такая сумма за отопление, которая перекрыла бы все работы по утеплению и связанными с ними расчетами. А как насчет двух лет? Пяти? Десяти?

Необходимость проведения теплотехнических расчетов аргументируется не только экономической выгодой. Эти расчеты также предусматривают обеспечение соответствующего микроклимата внутри помещения.

Если не провести расчеты, вполне возможно, что в помещении будет сыро, появится грибок, может произойти выступление конденсата — все это также может привести к дополнительным расходам на косметический ремонт.

Если опять-таки говорить об экономической составляющей вопроса, следует помнить, что цены на электроэнергию неуклонно повышаются. Помимо всего вышеупомянутого, эти расчеты нужны для последующего подбора оборудования для отопительных систем и расчета источников отопления. Таким образом, можно снизить затраты на отопление вдвое.

Если же рассматривать экологическую сторону вопроса, то и тут без теплотехнических расчетов никуда. Благодаря снижению потребления электроэнергии, мы придем к рациональному использованию природных ресурсов и уменьшим вредоносное воздействие на экологию.

Методика проведения теплотехнических расчетов

Теперь, обосновав необходимость проведения теплотехнических расчетов ограждающих конструкций, рассмотрим общие принципы выполнения этих расчетов. Во-первых, проведение теплотехнических расчетов производится в строгом соответствии с нормативными документами:

-«Тепловая защита зданий» СНиП 23-02-2003;

-«Проектирование тепловой защиты зданий» СП 23-101-2004;

-«Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях» ГОСТ 30494-96;

-«Строительная климатология» СНиП 23-01-99;

-Теплотехнический расчет ограждающих конструкций проводится в несколько этапов.

В первую очередь необходимо вычислить трансмиссионные потери через ограждающие конструкции по формуле:

Q t = F/R* (tв — tн)* (1+b)* n

Расшифруем значение каждой переменной:

-Qt — тепловая энергия, передаваемая от внутреннего воздуха в помещении к воздуху наружному,

-Вт; F — площадь наружной стены (ограждающей конструкции), квадратные метры;

-R — сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м кв. *

-С/Вт; tв — tн — температура внутреннего/наружного воздуха в градусах Цельсия, C;

-b — добавочные потери теплоты (определяются по Приложению 9 СНиП 2 04 05-91);

Далее необходимо рассчитать расход теплоты на нагрев поступающего наружного воздуха:

Qв = 0,28G* C * (tв — tн)* k,

-где 0,28 — постоянный коэффициент;

-Qв — столько требуется теплоты на нагрев воздуха наружного, Вт; G — количество неподогретого воздуха, который входит в помещение кг/час;

С — удельная теплоёмкость воздуха, равная 1 КДж/(кг*С);

k — коэффициент влияния встречного теплового потока, равный (является константой и зависит от типа используемых окон);

Cогласно СНиП 2. 04. 05-91 бытовые тепловыделения равняются 10 Вт на метр квадратной площади. Показатель обозначается символом Qб=10 Вт.

Теперь мы можем с легкостью определить тепловую нагрузку помещения, которая равняется сумме трансмиссионных потерь через ограждающие конструкции и расхода теплоты на нагрев поступающего наружного воздуха минус бытовые тепловыделения.

Есть еще один показатель, который используется при проведении теплотехнических расчетов наружных стен — теплопотери через ограждающие конструкции. Это показатель равен одной десятой киловатта, умноженной на площадь ограждающей конструкции: Qп= F*0,1 кВ.

Как можно заметить, очень большую роль играет именно площадь наружной стены. Во всех встречающихся нам формулах, где имеется показатель площади наружных стен, мы видим, что расчетные показатели находятся в прямо пропорциональной зависимости от площади стен, поэтому точное определение площади является одной из первоочередных задач при проведении теплотехнических расчетов.

Следующим по важности параметром является сопротивление теплопередаче. Сопротивление обуславливается материалом, из которого сделано ограждение, и изменениями в зависимости от территориального расположения здания.

Источник